Где находится обмотка возбуждения генератора переменного тока
Где располагается обмотка возбуждения генератора переменного тока
Силовые обмотки и обмотки возбуждения монтируют в специальные пазы, предусмотренные в конструкциях ротора и якоря.
Что такое обмотка возбуждения генератора
Обмотка ротора правильно называется «обмоткой возбуждения». Она создает магнитное поле при повороте ключа зажигания. Далее после запуска двигателя ротор начинает вращаться. Ток вырабатывается в трех отдельных обмотках статора.
Что отвечает за возбуждение генератора
Ток возбуждения подаётся в обмотку возбуждения главного генератора через графитовые щётки и контактные кольца ротора. Для регулирования тока возбуждения в прежних конструкциях применялись регулировочные реостаты, которые включаются в цепи возбуждения возбудителя и подвозбудителя.
Сколько обмоток в генераторе
Ротор автомобильного генератора переменного тока имеет обмотку возбуждения (у генератора постоянного тока обмотка возбуждения находится на сердечниках полюсов), ток подводится через щётки и контактные кольца. Статор имеет три обмотки, соединённые «звездой».
Где находится обмотка возбуждения в машине постоянного тока
МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА.
Коллектор связывает обмотку якоря с внешней цепью нагрузки при работе машины генератором или с сетью питания при работе двигателем. Обмотка возбуждения располагается на полюсах статора и присоединяется к независимому источнику постоянного тока или к якорю.
Где располагается обмотка возбуждения синхронного генератора
Бесщеточная система возбуждения. В этой системе в качестве возбудителя используется синхронный генератор особой конструкции, его обмотка возбуждения располагается на неподвижном статоре, а обмотка трехфазного переменного тока на вращающемся роторе.
Как обозначается обмотка возбуждения
Обмотки возбуждения (индуктора) синхронных машин — буквой И; вывод от части фазы машин, работающих одновременно при двух напряжениях, — буквой В; начало и концы обмоток и соответствующие им фазы и нулевая точка (независимо от того, заземлена она или нет) — цифрами.
Что создает обмотка возбуждения
Обмотка возбуждения создаёт осн. магнитное поле. При подключении обмотки якоря к внешней цепи по ней проходит ток, создающий магнитное поле якоря. Результирующий магнитный поток в зазоре между статором и ротором благодаря влиянию магнитного поля якоря меньше, чем при холостом ходе (когда внешняя цепь отключена).
Что такое обмотка генератора
Металлическая обмотка — это способ создать электромагнитное возбуждение, а вследствие, создать требуемое магнитное поле. На ресурс генератора оказывают влияние два обстоятельства, а именно: Качество обмотки. Чем больше витков имеет обмотка, тем выше мощность электрического генератора.
Как проверить обмотку возбуждения генератора
При помощи режима амперметра на мультиметре также можно проверить потребляемый обмоткой ток. Нужно подать 12В на контактные кольца и в разрыве цепи замерить — обмотка возбуждения не должна потреблять более 3-4,5 Ам. К полному комплексу можно еще добавить и проверку сопротивления изоляции ротора.
Почему не возбуждается обмотка генератора
Причина невозбуждения генератора при малых оборотах — недостаточный начальный ток возбуждения через контрольную лампу(возможен обрыв в цепи параллельных резисторов).
Как проверить есть ли возбуждение на генератор
Для проверки работы генератора выставьте мультиметр в режим измерения постоянного напряжения от 0 до 20 вольт. На остановленном двигателе подключите черный щуп к минусовой клемме АКБ, красный — к плюсовой. Исправный аккумулятор покажет напряжение около 12,5 вольт. Не отключая мультиметр запустите двигатель.
Что означает буква D на генераторе
Буква D в названии говорит о наличии на аппарате системы электронного пуска (ручной + электронный пуск) синхронный генератор рассчитан на повышенную пусковую мощность и имеет высокий КПД
Какой ток должен идти на возбуждение генератора
Напряжение как в сети 13-14 вольт.
Как работает возбуждение на генераторе
Когда лампочка на приборной панели загорелась, далее плюс идет на генератор (на обмотку возбуждения), далее в процессе запуска двигателя шкив начинает вращаться, также вращается якорь, за счет электромагнитной индукции вырабатывается электродвижущая сила и появляется переменный ток.
Какие обмотки располагаются на статоре Бесщеточного генератора
Для этого возбудитель выполняется как обращенный синхронный генератор: обмотки возбуждения генератора располагаются на статоре, а обмотки якоря (фазы переменного тока) — на роторе.
Где расположена обмотка возбуждения магнитного поля синхронной машины
Явнополюсный ротор синхронной машины (рис. 4) имеет магнитопровод 1, расположенный на валу машины. К магнитопроводу крепятся полюса с по- Page 5 5 люсными наконечниками 2. На полюсах располагается электрическая обмотка ротора 3, называемая обмоткой возбуждения.
Что лежит в основе генератора переменного тока
Теория генератора переменного тока
Принцип действия генератора основан на законе электромагнитной индукции — индуцирование электродвижущей силы в прямоугольном контуре (проволочной рамке), находящейся в однородном вращающемся магнитном поле.
26.05.2023 Где находится обмотка возбуждения генератора переменного тока
Обмотка возбуждения генератора переменного тока является одной из важнейших составляющих этого устройства. Она располагается на роторе и создает магнитное поле при повороте ключа зажигания. Обмотка возбуждения подаётся ток, который подводится через графитовые щётки и контактные кольца ротора. Для регулирования тока возбуждения используются регулировочные реостаты.
Обмотка возбуждения монтируется в специальные пазы, предусмотренные в конструкциях ротора и якоря. Кроме обмотки возбуждения, ротор автомобильного генератора переменного тока имеет ещё и обмотку якоря, обмотка которой связывается с внешней цепью нагрузки. Статор имеет три обмотки, соединённые «звездой».
В генераторах постоянного тока обмотка возбуждения находится на полюсах статора и присоединяется к независимому источнику постоянного тока или к якорю. Обмотки возбуждения (индуктора) синхронных машин обозначаются буквой И, вывод от части фазы машин, работающих одновременно при двух напряжениях, обозначается буквой В, а начало и концы обмоток и соответствующие им фазы и нулевая точка обозначаются цифрами.
Обмотка возбуждения создаёт основное магнитное поле. При подключении обмотки якоря к внешней цепи по ней проходит ток, создающий магнитное поле якоря. Результирующий магнитный поток в зазоре между статором и ротором благодаря влиянию магнитного поля якоря меньше, чем при холостом ходе.
В целом, обмотка возбуждения генератора переменного тока является необходимой составляющей данного устройства, и её расположение на роторе играет важную роль в создании магнитного поля, которое преобразуется в электрический ток.
Глава 6. МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА.
Как известно, при вращении рамки в постоянном магнитном поле, в ней возбуждается переменная ЭДС. Эта переменная ЭДС может быть преобразована в импульсную ЭДС в результате переключения концов рамки с помощью двух коллекторных пластин, представляющих собой два полукольца, в момент, когда ЭДС равна 0. (рис. 6.1)
Даже при наличии двух взаимно перпендикулярных рамок и четырех коллекторных пластин, выходная ЭДС оказывается практически постоянной (рис.6.2).
Таким образом, в машине постоянного тока, используемой как генератор, коллектор выполняет функцию выпрямителя.
Машины постоянного тока обратимы, и их устройства одинаково как для двигателя, так и для генератора.
Машина постоянного тока состоит из двух частей: неподвижной и подвижной, статора и якоря соответственно (рис.6.3).
Статор — неподвижная часть машины, представляет собой цилиндрическую станину, к внутренней поверхности которой крепятся 2, 4 или более полюсов, состоящих из сердечника, полюсных наконечников и обмотки возбуждения.
Подвижная часть, якорь, выполнена в виде цилиндрического пакета, состоящего из большого числа тонких пластин. В продольных пазах якоря размещена обмотка, состоящая из нескольких секций. На валу якоря располагается коллектор, представляющий собой цилиндр из диэлектрика, на котором расположены пластины коллектора, соединенные с секциями обмотки якоря. С внешней электрической схемой коллектор соединяется с помощью графитовых щеток, скользящих по поверхности коллекторных пластин. Щетки установлены так, что переключение секций обмотки якоря (коммутация) происходит в тот момент, когда секция обмотки находится в нейтральной зоне между полюсами.
В этом случае, когда нагрузка генератора отсутствует, ЭДС, возбуждаемая в обмотке якоря, определяется соотношением:
       (6.1)
где С — конструктивный коэффициент, Ф — магнитный поток, n-число оборотов якоря.
При разомкнутых выходных зажимах генератора ток в цепи якоря равен нулю. При этом магнитное поле якоря отсутствует, и генератор работает в «холостую». Двигатель, приводящий во вращение якорь генератора, преодолевает только момент трения, совершая минимальную механическую работу.
При подключении электрической нагрузки в обмотке якоря и в нагрузке возникает ток, создающий вращающееся магнитное поле якоря, которое, взаимодействуя с неподвижным магнитным полем статора, приводит к появлению тормозного момента. Момент возрастает с ростом тока нагрузки. При этом мощность, выделяемая в нагрузке генератора, увеличивается (напряжение и ток возрастают), что приводит к увеличению механической мощности, развиваемой приводным двигателем.
Суммарное магнитное поле, возникаемое при работе генератора под нагрузкой, оказывается уже не симметричным как в режиме холостого хода, а смещается по направлению вращения генератора или против направления вращения в двигателе. Это обусловлено тем, что появляется магнитное поле якоря, созданное током нагрузки. Подобное явление называют реакцией якоря. Наличие реакции якоря приводит к ухудшению коммутации и к повышенному искрению под щётками. Для устранения этого явления, щётки перемещают из геометрической нейтрали в другое положение, либо машина снабжается дополнительными полюсами и компенсационной обмоткой, включённой последовательно с основной обмоткой якоря. В этом случае компенсация реакции якоря автоматически устанавливается при любых нагрузках машины.
Основным классификационным признаком машин постоянного тока является способ возбуждения главного магнитного поля, создаваемого током, протекающим через обмотку возбуждения. Все рабочие характеристики машин постоянного тока зависят от способа включения обмотки возбуждения по отношению к цепи якоря. Это включение может быть последовательным, параллельным, комбинированным, также эти цепи могут быть независимы друг от друга.
6.1. Генераторы с независимым возбуждением.
В подобных генераторах обмотка возбуждения питается от отдельного источника, вследствие чего ток возбуждения не зависит от напряжения генератора, а следовательно, от условий нагрузки (рис.6.4).
Это дает возможность в очень широких пределах менять магнитный поток, а следовательно, и ЭДС, возникающую на обмотке якоря. Зависимость ЭДС от тока возбуждения при постоянном числе оборотов называется характеристикой холостого хода (рис. 6.5).
Наличие остаточной намагниченности системы возбуждения приводит к тому, что при отсутствии тока возбуждения, ЭДС возбуждения в якоре не равна 0, а равна остаточной ЭДС, Е0. С ростом тока возбуждения магнитное поле возрастает и приводит к магнитному насыщению системы возбуждения, вследствие чего, при значительных токах возбуждения ЭДС не возрастает.
Вид этой характеристики аналогичен подобной характеристике синхронного генератора.
Важной характеристикой генератора является внешняя зависимость напряжения U на выходе генератора от силы тока якоря (рис.6.6.А). Эта зависимость определяется соотношением:
       (6.2)
где Е — ЭДС якоря, Iн — ток нагрузки, Rя — сопротивление обмотки якоря и представляет собой прямую (рис. 6.6.Б пунктир).
Однако, при значительных токах нагрузки появляется насыщение магнитной системы и возникает размагничивающее действие реакции якоря, что приводит к уменьшению суммарного магнитного потока, а следовательно ЭДС и выходного напряжения быстрее, чем по прямой линии.
6.2. Генераторы с параллельным возбуждением.
У таких генераторов цепь обмотки возбуждения соединяется параллельно цепи якоря и часть тока потребляемого двигателем (примерно 1%) используется для питания обмотки возбуждения (рис.6.7).
Обмотка возбуждения выполнена тонким проводом и содержит значительное количество витков. Самовозбуждение подобных генераторов возможно только лишь в том случае, если статор машины сохраняет остаточную намагниченность. Характеристика холостого хода у таких генераторов аналогична характеристике генераторов с независимым возбуждением (рис.6.5), а внешняя характеристика (рис.6.6.Б) проходит ниже, так как при увеличении тока нагрузки увеличивается падение напряжения на обмотке якоря, что приводит к уменьшению выходного напряжения, а следовательно, и тока возбуждения. Генераторы с параллельным возбуждением не боятся коротких замыканий и поэтому наиболее широко распространены.
6.3. Генераторы с последовательным возбуждением.
Якорь у таких генераторах соединен последовательно с обмоткой возбуждения, поэтому ток нагрузки является током возбуждения и током якоря (рис.6.8).Сопротивление обмотки возбуждения должно быть соизмеримо с сопротивлением обмотки якоря, то есть мало (малое число витков толстого провода).
Так как обмотка якоря соединена последовательно с обмоткой возбуждения, характеристика холостого хода у такого генератора отсутствует. Для внешней характеристики генератора характерно наличие максимума, связанное с тем, что при достижении значительных токов нагрузки магнитная система насыщается и магнитный поток уже не растет, а выходное напряжение начинает уменьшаться из-за увеличения падения напряжения на обмотке якоря. Такие генераторы используются очень редко.
6.4. Генераторы смешанного возбуждения.
Такие генераторы имеют две обмотки возбуждения: одну, включенную параллельно обмотке якоря и имеющую значительное сопротивление, и вторую, включенную последовательно, со значительно меньшим сопротивлением (аналогично генераторам последовательного и смешанного соединения) (рис.6.9).
Эти обмотки могут быть включены либо согласно, либо встречно.
В генераторах с согласным включением обмоток выходное напряжение почти не меняется с изменением нагрузки (рис.6.10.А).
Это происходит потому, что магнитный поток последовательной обмотки создается током нагрузки и при увеличении нагрузки возрастает, компенсируя влияние реакции якоря и увеличение падения напряжения внутри генератора.
Генераторы со встречным включением обмоток имеют крутопадающую внешнюю характеристику (рис.6.10.Б). При увеличении тока нагрузки встречный магнитный поток последовательной обмотки размагничивает генератор, и выходное напряжение резко снижается. Наиболее часто подобные генераторы используются в качестве сварочных, т.к. для поддержания горения дуги требуются именно крутопадающие внешние характеристики.
6.5. Двигатели постоянного тока.
Если машину постоянного тока включить в сеть постоянного тока, то в обмотках якоря и в обмотках возбуждения возникают токи. При этом система возбуждения создает постоянное магнитное поле, которое взаимодействует с полем якоря, и на каждый проводник обмотки якоря начинает действовать сила, которая стремится повернуть якорь. Появляется крутящий момент М, приводящий якорь во вращение.
Помимо вращающего момента М, возникающего в результате взаимодействия магнитного поля якоря с магнитным полем обмотки возбуждения, на якорь двигателя действует ряд других моментов:
момент холостого хода Мо, связанный с механическими потерями;
тормозной момент М1 , создаваемый механизмом, приводимым во вращение двигателем;
динамический момент Мдин сил инерции, возникающий при изменении скорости вращения якоря.
Динамический момент Мдин пропорционален моменту инерции вращающихся частей J и угловому ускорению:
       (6.3)
Чем быстрее меняется скорость двигателя, тем больше динамический момент. В установившемся режиме, когда скорость вращения постоянна, динамический момент равен нулю.
Моменты двигателя связаны уравнением, которое носит название уравнения моментов:
В установившемся режиме
вращающий и тормозной моменты взаимно уравновешены, и якорь двигателя вращается с постоянной скоростью.
В зависимости от способа подключения обмотки возбуждения к якорю двигателя, различают двигатели независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.
6.6. Двигатели с независимым и параллельным подключением.
Схема включения двигателя приведена на рис.6.11. При подключении обмотки возбуждения подобного двигателя к отдельному источнику создается независимое возбуждение.
При включении двигателя постоянного тока в сеть, в момент пуска ток якоря определяется соотношением:
где U — напряжение сети, Rя — сопротивление обмотки якоря, Iя -ток якоря.
Затем якорь под действием крутящего момента приходит во вращение, и в обмотке якоря возбуждается ЭДС самоиндукции
       (6.6)
где с — конструктивный коэффициент, n — число оборотов, Ф — магнитный поток системы возбуждения. Полярность ЭДС самоиндукции противоположна полярности напряжения сети (противо- ЭДС), вследствие чего с ростом частоты вращения якоря значительно уменьшается ток, протекающий в цепи якоря.
Следовательно, пусковой ток оказывается значительно больше номинального (в 10. 30 раз), и очень часто в цепь якоря включается реостат, величина которого позволяет уменьшить пусковой ток до значений .1. 1.5 Iном. Преобразуя соотношение (6.7) к виду:
получаем, что приложенное напряжение U уравновешивается суммой противо- ЭДС Е и падением напряжения на обмотке якоря RяIя.
Крутящий момент двигателя независимого и параллельного возбуждения определяется соотношением:
С увеличением тормозного момента, создаваемого механической нагрузкой двигателя, механическая мощность возрастает. Число оборотов якоря уменьшается, что приводит к уменьшению противо-ЭДС и росту тока, потребляемого двигателем, а, следовательно, к увеличению крутящего момента и возрастанию электрической мощности, потребляемой двигателем от сети. Зависимость установившейся скорости вращения от тормозного момента двигателя при постоянном напряжении питания цепей якоря и возбуждения называется механической характеристикой двигателя.
Механическая характеристика рассматриваемых двигателей изображена на рис.6.12.
Как видно из графика, скорость вращения двигателей при изменении тормозного момента в широких пределах (от 0 до номинального) изменяется незначительно. Это означает, что двигатели независимого и параллельного возбуждения имеют жёсткую механическую характеристику.
Зависимость скорости вращения n, тока якоря Iя, вращающего момента М и коэффициента полезного действия h от полезной мощности Р2 на валу двигателя при постоянном напряжении цепей якоря и возбуждения (IB=const) называется рабочими характеристиками двигателя.
Рабочие характеристики двигателей параллельного и независимого возбуждения представлены на рис.6.13.
Так как с увеличением полезной мощности вращающий момент возрастает, скорость вращения двигателя уменьшается.
С увеличением вращающего момента увеличивается пропорциональный ему ток якоря. Моменты М и М1 oтличаются на величину момента холостого хода, М0. Наибольший к.п.д. достигается при нагрузках, несколько меньших номинальной.
Механическая и рабочая характеристики двигателя независимого возбуждения идентичны аналогичным характеристикам двигателя параллельного возбуждения.
Так как противо- ЭДС зависит от скорости вращения якоря и равна
то приложенное напряжение U определится соотношением
       (6.11)
Отсюда находим выражение скорости вращения двигателя:
       (6.12)
Полученная формула позволяет решить задачу регулирования скорости вращения двигателя. Необходимо отметить, что для уменьшения потерь мощности сопротивление обмотки якоря Rя стремятся сделать по возможности малым (в реальных машинах оно составляет сотые или тысячные доли ома), В соответствии с этим и падение напряжения на активном сопротивлении якоря IяRя невелико по сравнению с напряжением сети. Поэтому в формуле (6.12) членом IяRя можно пренебречь. Тогда
       (6.13)
Отсюда видно, что существует два способа плавного изменения скорости вращения двигателя в широких пределах:
1. изменение напряжения U, подведенного к якорю двигателя;
2. изменение магнитного потока возбуждения Ф (тока возбуждения IB).
На рис.6.14 показано возможное включение регулировочных реостатов в схему двигателя.
При увеличении сопротивления R2 , при постоянном напряжении сети U, уменьшается напряжение, подведенное к якорю, и следовательно, скорость вращения двигателя. С увеличением сопротивления R1 уменьшается ток возбуждения и магнитный поток возбуждения, а, следовательно, увеличивается скорость вращения двигателя.
Второй способ регулирования скорости вращения двигателя предпочтительнее, так как он связан с меньшими потерями мощности: ток возбуждения в десятки раз меньше тока якоря, а потери пропорциональны квадрату тока. Однако при необходимости изменять скорость вращения двигателя в очень широких пределах одновременно используют оба способа.
Возможность плавного и экономичного регулирования скорости вращения в широких пределах является важнейшим достоинством двигателей постоянного тока.
Соотношение (6.13) определяющее скорость вращения двигателя показывает, что по мере уменьшения магнитного потока скорость неограниченно возрастает. С этой точки зрения опасен обрыв цепи возбуждения двигателя, при котором магнитный поток резко уменьшается до величины потока остаточного намагничивания, а двигатель идет «вразнос». Особенно вероятен режим «разноса» у ненагруженного двигателя. Режим «разноса» является аварийным: центробежные силы деформируют обмотку якоря, якорь заклинивается, а в некоторых случаях и разрушается.
У нагруженного двигателя увеличение скорости вращения происходит не столь резко, так как уменьшение магнитного потока при постоянном моменте вращения приводит к такому увеличению тока якоря, при котором произведением IяRя уже нельзя пренебрегать. Но и в этом случае обрыв цепи возбуждения может быть опасным.
6.7. Двигатели с последовательным и смешанным возбуждением.
Схема двигателя постоянного тока последовательного возбуждения изображена на рисунке 6.15.
Обмотка возбуждения двигателя включена последовательно с якорем, поэтому магнитный поток двигателя изменяется вместе с изменением нагрузки. Так как ток, потребляемый двигателем, достаточно велик, обмотка возбуждения имеет небольшое число витков.
Из- за последовательного включения обмоток якоря и возбуждения (рис.6.15), магнитный поток Ф пропорционален току I (если пренебречь насыщением магнитопровода), и в формуле следует положить , где k — постоянный коэффициент. Тогда
вращающий момент двигателя последовательного возбуждения пропорционален квадрату тока, потребляемого двигателем.
Выразим магнитный поток через вращающий момент:
и подставим в приближенное выражение скорости вращения двигателя:
       (6.16)
Отсюда видно, что для двигателей последовательного возбуждения опасен режим холостого хода, т.к. при уменьшении момента на валу до нуля, скорость вращения неограниченно увеличивается (рис.6.16), двигатель идет «вразнос». Это обстоятельство требует такого сочленения двигателя последовательного возбуждения с рабочей машиной, при котором режим холостого хода исключён. Рабочие характеристики двигателя последовательного возбуждения приведены на рис.6.16.
Скорость вращения двигателя последовательного возбуждения можно регулировать либо изменением подводимого напряжения, либо изменением магнитного потока возбуждения за счет шунтирования обмотки возбуждения (рис.6.17). Второй способ более экономичен.
Двигатель последовательного возбуждения имеет существенные преимущества, благодаря квадратичной зависимости вращающего момента от тока. Так, например, он развивает больший пусковой момент, что очень важно для электропривода на транспорте (благодаря этому, двигатель способен быстро набирать скорость после остановки). Однако резко выраженная зависимость скорости вращения от нагрузки и опасность «разноса» ограничивают область применения этих двигателей.
Указанных недостатков лишены двигатели смешанного возбуждения (рис.6.18).
Характеристики этих двигателей являются промежуточными между характеристиками двигателей параллельного и последовательного возбуждения.
При согласном включении последовательной и параллельной обмоток возбуждения двигатель смешанного возбуждения имеет больший пусковой момент, по сравнению с двигателем параллельного возбуждения. При встречном включении обмоток возбуждения двигатель приобретает жесткую механическую характеристику. С увеличением нагрузки магнитный поток последовательной обмотки увеличивается и, вычитаясь из потока параллельной обмотки, уменьшает общий поток возбуждения. При этом скорость вращения двигателя не только не уменьшается, а может даже увеличиваться (рис.6.19). И в том, и в другом случае наличие магнитного потока параллельной обмотки исключает режим «разноса» двигателя при снятии нагрузки.
Сайт ориентирован на работу в INTERNET EXPLORER 4.0 и выше.
Разрешение 800х600 и больше. Используйте кнопку F11
©, Центр телекоммуникационных технологий, авторы, 2002
webmasters: Р.Романов Г.Сидоров e-mail: physics@tspu.tula.ru
Где находится обмотка возбуждения генератора переменного тока: основные принципы устройства
В нашей современной жизни генераторы переменного тока (ГПТ) являются неотъемлемой частью электроэнергетических систем. Они используются повсюду — от бытовой техники до огромных электростанций. ГПТ является основой генерации электроэнергии. В этой статье мы расскажем, что такое обмотка возбуждения генератора переменного тока и как она работает.
Обмотка возбуждения — это устройство, позволяющее создать первоначальное магнитное поле для генерации электрического тока в обмотках статора ГПТ. Это возбуждение позволяет создавать электромагнитную индукцию, необходимую для работы генератора переменного тока.
Главным компонентом обмотки возбуждения является электромагнит. Электромагнит состоит из провода, намотанного вокруг металлического сердечника. Заводить электрический ток через провод создает магнитное поле внутри сердечника, что воздействует на обмотки статора и создает электрический ток.
Краткий обзор генератора переменного тока
Генератор переменного тока — это электрическое устройство, которое производит переменный ток. Он может использоваться в различных приложениях, таких как насосы, компрессоры и генераторы электроэнергии.
Основным принципом работы генератора переменного тока является электромагнитная индукция. Движение магнита внутри обмотки создает переменное магнитное поле, которое индуцирует переменный ток в обмотке. Обмотка возбуждения генератора переменного тока отвечает за создание начального магнитного поля, необходимого для запуска генератора.
Обмотка возбуждения находится внутри генератора и может иметь различные конфигурации в зависимости от типа генератора. Обмотка может быть выполнена из провода, обмотанного вокруг ядра из магнитного материала.
Важно отметить, что генератор переменного тока может работать только при наличии начального магнитного поля. Обмотка возбуждения отвечает за создание этого поля, и поэтому ее правильная работа является критически важной для работы генератора в целом.
Основные элементы генератора переменного тока и их функции
Статор
Статор является основным элементом генератора переменного тока. Он состоит из постоянного магнита и обмоток. Обмотки находятся на железных ядрах и размещены в равном расстоянии по окружности. Статор создает постоянное магнитное поле, которое возбуждает электрический ток в обмотках ротора.
Ротор
Ротор является вращающейся частью генератора переменного тока. Он состоит из обмоток на железных ядрах. Обмотки ротора находятся в постоянном магнитном поле, создаваемом статором. В результате возникает электрический ток в обмотках ротора, который создает магнитное поле и вращает ротор.
Коммутатор/Коллектор
Коммутатор или коллектор является устройством, которое переключает электрический ток от обмоток ротора на внешнюю цепь. Коммутатор состоит из проводников, установленных на валу ротора, и щеток, которые устанавливаются на фиксированной части генератора переменного тока. Когда вращающийся ротор проходит через магнитное поле, электрический ток проходит через обмотки ротора и затем через щетки на внешнюю цепь.
Обмотка возбуждения
Обмотка возбуждения является обмоткой, которая создает электрический ток для возбуждения магнитного поля в статоре. Это обычно происходит с помощью внешнего источника питания или постоянного импульса электрического тока, который поступает в обмотку возбуждения. Электрический ток в обмотке создает магнитное поле, которое возбуждает статор и создает в нем электрический ток.
Регулятор напряжения
Регулятор напряжения является устройством, которое контролирует напряжение выходного сигнала генератора переменного тока. Он обычно устанавливается на генераторе и может содержать различные компоненты для выполнения этой функции. Если напряжение выходного сигнала слишком высокое или низкое, регулятор напряжения может автоматически изменить выходное напряжение генератора переменного тока, чтобы удовлетворить требуемые условия.
Связующие кольца
Связующие кольца являются магнитными элементами, которые устанавливаются на статоре и роторе. Они помогают поддерживать постоянное магнитное поле между статором и ротором. Связующие кольца могут быть выполнены из различных материалов, таких как железо, никель или кобальт, и являются важными компонентами генератора переменного тока.
Диодный мост
Диодный мост является устройством, которое преобразует переменный ток, создаваемый генератором переменного тока, в постоянный ток. Диодный мост состоит из четырех диодов, которые позволяют току двигаться только в одном направлении. Когда вращающийся ротор создает переменный ток, диодный мост преобразует его в постоянный ток, который может использоваться для питания электрических устройств.
| Элемент | Функция |
|---|---|
| Статор | Создает постоянное магнитное поле, которое возбуждает электрический ток в обмотках ротора |
| Ротор | Состоит из обмоток на железных ядрах и создает магнитное поле, которое вращает ротор |
| Коммутатор/Коллектор | Переключает электрический ток от обмоток ротора на внешнюю цепь |
| Обмотка возбуждения | Создает электрический ток для возбуждения магнитного поля в статоре |
| Регулятор напряжения | Контролирует напряжение выходного сигнала генератора переменного тока |
| Связующие кольца | Помогают поддерживать постоянное магнитное поле между статором и ротором |
| Диодный мост | Преобразует переменный ток, создаваемый генератором переменного тока, в постоянный ток |
Обмотка возбуждения генератора переменного тока: местоположение и функции
Местоположение обмотки возбуждения
Обмотка возбуждения генератора переменного тока расположена на его статоре и служит для создания магнитного поля, необходимого для генерации электрической энергии. Она может быть намотана как на внешней, так и на внутренней стороне статора.
Функции обмотки возбуждения
Главной функцией обмотки возбуждения является создание магнитного поля в статоре генератора. Для этого на обмотку подается постоянный ток, который превращается в переменный магнитный поток. Этот поток затем взаимодействует с вращающимся ротором, вызывая появление переменной ЭДС в обмотках статора.
Обмотка возбуждения также может использоваться для регулирования выходного напряжения генератора. Путем изменения силы тока, проходящего через нее, можно изменять магнитное поле статора и, как следствие, выходное напряжение генератора.
Использование обмотки возбуждения является неотъемлемой частью работы генератора переменного тока. Без нее невозможно создание магнитного поля и генерация электроэнергии.
Устройство автомобильного генератора и его проверка
Устройство и принцип работы автомобильного генератора
Электрооборудование любого автомобиля включает в себя генератор — устройство, преобразующее механическую энергию, получаемую от двигателя, в электрическую. Вместе с регулятором напряжения он называется генераторной установкой. На современные автомобили устанавливаются генераторы переменного тока. Они в наибольшей степени отвечают предъявляемым требованиям.
Требования, предъявляемые к генератору:
выходные параметры генератора должны быть таковы, чтобы в любых режимах движения автомобиля не происходил прогрессивный разряд аккумуляторной батареи;
напряжение в бортовой сети автомобиля, питаемой генератором, должно быть стабильно в широком диапазоне изменения частоты вращения и нагрузок.
Последнее требование вызвано тем, что аккумуляторная батарея весьма чувствительна к степени стабильности напряжения. Слишком низкое напряжение вызывает недозаряд батареи и, как следствие, затруднения с пуском двигателя, слишком высокое напряжение приводит к перезаряду батареи и, ускоренному выходу ее из строя.
Принцип работы генератора и его принципиальное конструктивное устройство одинаковы для всех автомобилей, отличаются только качеством изготовления, габаритами и расположением присоединительных узлов.
Основные части генератора:
1. Шкив – служит для передачи механической энергии от двигателя к валу генератора посредством ремня;
2. Корпус генератора состоит из двух крышек: передняя (со стороны шкива) и задняя (со стороны контактных колец), предназначены для крепления статора, установки генератора на двигателе и размещения подшипников (опор) ротора. На задней крышке размещаются выпрямитель, щеточный узел, регулятор напряжения (если он встроенный) и внешние выводы для подключения к системе электрооборудования;
3. Ротор — стальной вал с расположенными на нем двумя стальными втулками кпювообразной формы. Между ними находится обмотка возбуждения, выводы которой соединены с контактными кольцами. Генераторы оборудованы преимущественно цилиндрическими медными контактными кольцами;
4. Статор — пакет, набранный из стальных листов, имеющий форму трубы. В его пазах расположена трехфазная обмотка, в которой вырабатывается мощность генератора;
5. Сборка с выпрямительными диодами — объединяет шесть мощных диодов, запрессованных по три в положительный и отрицательный теплоотводы;
6. Регулятор напряжения — устройство, поддерживающее напряжение бортовой сети автомобиля в заданных пределах при изменении электрической нагрузки, частоты вращения ротора генератора и температуры окружающей среды;
7. Щеточный узел – съемная пластмассовая конструкция. В ней установлены подпружиненные щетки, контактирующие с кольцами ротора;
8. Защитная крышка диодного модуля.
Рассмотрим электрическую схему соединения элементов генератора.
Принципиальная электрическая схема генераторной установки:
1. Включатель зажигания;
2. Помехоподавляющий конденсатор;
3. Аккумуляторная батарея;
4. Лампа-индикатор исправности генератора;
5. Положительные диоды силового выпрямителя;
6. Отрицательные диоды силового выпрямителя;
7. Диоды обмотки возбуждения;
8. Обмотки трех фаз статора;
9. Обмотка возбуждения(ротор);
10. Щеточный узел;
11. Регулятор напряжения;
B+ Выход генератора «+»;
B- «Масса» генератора;
D+ Питание обмотки возбуждения, опорное напряжение для регулятора напряжения.
В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции. Если катушку, например, из медного провода, пронизывает магнитный поток, то при его изменении на выводах катушки появляется электрическое напряжение, пропорциональное скорости изменения магнитного потока. И наоборот, для образования магнитного потока достаточно пропустить через катушку электрический ток. Таким образом, для получения переменного электрического тока требуются источник переменного магнитного поля и катушка, с которой непосредственно будет сниматься переменное напряжение.
Обмотка возбуждения с полюсной системой, валом и контактными кольцами образуют ротор, его важнейшую вращающуюся часть, которая и является источником переменного магнитного поля.
Ротор генератора
1. вал ротора;
2. полюса ротора;
3. обмотка возбуждения;
4. контактные кольца.
Полюсная система ротора имеет остаточный магнитный поток, который присутствует даже при отсутствии тока в обмотке возбуждения. Однако его значение невелико и способно обеспечить самовозбуждение генератора только на слишком высоких частотах вращения. Поэтому, для первоначального намагничивания ротора через его обмотку пропускают небольшой ток от аккумуляторной батареи, обычно через лампу контроля работоспособности генератора. Сила этого тока не должна быть слишком большой, чтобы не разряжать аккумуляторную батарею, но и не слишком малой, чтобы генератор мог возбудиться уже на холостых оборотах двигателя. Исходя из этих соображений, мощность контрольной лампы обычно составляет 2…3 Вт. После того, как напряжение на обмотках статора достигает рабочей величины, лампа тухнет, и питание обмотки возбуждения осуществляется от самого генератора. В этом случае генератор работает на самовозбуждении.
Выходное напряжение снимается с обмоток статора. При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно «северный» и «южный» полюсы ротора, т. е. направление магнитного потока, пронизывающего катушку статора, меняется, что и вызывает появление в ней переменного напряжения. Частота этого напряжения зависит от частоты вращения ротора генератора и числа его пар полюсов.
Статор генератора
1. обмотка статора;
2. выводы обмоток;
3. магнитопровод.
Обмотка статора трехфазная. Она состоит из трех отдельных обмоток, называемых обмотками фаз или просто фазами, намотанных по определенной технологии на магнитопровод. Напряжение и токи в обмотках смещены друг относительно друга на треть периода, т.е. на 120 электрических градусов, как это показано на рисунке.
Осциллограммы фазовых напряжений обмоток
U1, U2, U3 – напряжения обмоток;
Т – период сигнала (360 градусов);
F – фаза смещения (120 градусов).
Фазовые обмотки могут соединяться в «звезду» или «треугольник».
Виды соединения обмоток
1. «звездой»;
2. «треугольником».
При соединении в «треугольник» ток в каждой из обмоток в 1,7 раза меньше тока, отдаваемого генератором. Это значит, что при том же отдаваемом генератором токе, ток в обмотках при соединении в «треугольник» значительно меньше, чем у «звезды». Поэтому в генераторах большой мощности довольно часто применяют соединение в «треугольник», т. к. при меньших токах обмотки можно наматывать более тонким проводом, что технологичнее. Более тонкий провод можно применять и при соединении типа «звезда». В этом случае обмотку выполняют из двух параллельных обмоток, каждая из которых соединена в «звезду», т. е. получается «двойная звезда».
Для того, чтобы магнитный поток обмотки возбуждения подводился непосредственно к обмотке статора и не рассеивался в пространстве, катушки помещены в пазы стальной конструкции — магнитопровода. Так как переменное магнитное поле наводится не только в катушках, но и в магнитопроводе статора, то это приводит к возникновению паразитных вихревых токов, которые ведут к потере мощности и нагревают статор. Для уменьшения проявления этого эффекта магнитопровод изготавливают из набора стальных пластин (пакета железа).
Бортовая сеть автомобиля требует подведения к ней постоянного напряжения. Поэтому обмотка статора питает бортовую сеть автомобиля через выпрямитель, встроенный в генератор. Выпрямитель для трехфазной системы содержит шесть силовых полупроводниковых диодов, три из которых соединены с выводом «+» генератора, а другие три с выводом «—» («массой»). Полупроводниковые диоды находятся в открытом состоянии и не оказывают существенного сопротивления прохождению тока при приложении к ним напряжения в прямом направлении и практически не пропускают ток при обратном напряжении. Следует обратить внимание на то, что под термином «выпрямительный диод» не всегда скрывается привычная конструкция, имеющая корпус, выводы и т. д. иногда это просто полупроводниковый кремниевый переход, загерметизированный на теплоотводе.
Сборка с выпрямительными диодами
1. силовые диоды;
2. дополнительные диоды;
3. теплоотвод.
Многие производители в целях защиты электронных узлов автомобиля от всплесков напряжения заменяют диоды силового моста стабилитронами. Отличие стабилитрона от выпрямительного диода состоит в том, что при воздействии на него напряжения в обратном направлении он не пропускает ток лишь до определенной величины этого напряжения, называемого напряжением стабилизации. Обычно в силовых стабилитронах напряжение стабилизации составляет 25… 30 В. При достижении этого напряжения стабилитроны «пробиваются «, т. е. начинают пропускать ток в обратном направлении, причем в определенных пределах изменения силы этого тока напряжение на стабилитроне, а, следовательно, и на выводе «+» генератора остается неизменным, не достигающем опасных для электронных узлов значений. Свойство стабилитрона поддерживать на своих выводах постоянство напряжения после «пробоя» используется и в регуляторах напряжения.
Как было отмечено выше, напряжения на обмотках изменяются по кривым, близким к синусоиде и в одни моменты времени они положительны, в другие отрицательны. Если положительное направление напряжения в фазе принять по стрелке, направленной к нулевой точке обмотки статора, а отрицательное от нее то, например, для момента времени t когда напряжение второй фазы отсутствует, первой фазы — положительно, а третьей — отрицательно. Направление напряжений фаз соответствует стрелкам показанным на рисунке.
Направление токов в обмотках и выпрямителе генератора
Ток через обмотки, диоды и нагрузку будет протекать в направлении этих стрелок. Рассмотрев любые другие моменты времени, легко убедиться, что в трехфазной системе напряжения, возникающего в обмотках фаз генератора, диоды силового выпрямителя переходят из открытого состояния в закрытое и обратно таким образом, что ток в нагрузке имеет только одно направление — от вывода «+» генераторной установки к ее выводу «—» («массе»), т. е. в нагрузке протекает постоянный (выпрямленный) ток.
У значительного количества типов генераторов обмотка возбуждения подключается к собственному выпрямителю, собранному на трех диодах. Такое подключение обмотки возбуждения препятствует протеканию через нее тока разряда аккумуляторной батареи при неработающем двигателе автомобиля. Диоды выпрямителя обмотки возбуждения работают аналогично, питая выпрямленным током эту обмотку. Причем в выпрямитель обмотки возбуждения тоже входят 6 диодов, три из них общие с силовым выпрямителем (отрицательные диоды). Ток возбуждения значительно меньше, чем ток, отдаваемый генератором в нагрузку. Поэтому в качестве диодов обмотки возбуждения применяются малогабаритные слаботочные диоды на ток не более 2 А (для сравнения, диоды силового выпрямителя допускают протекание токов силой до 25… 35 А).
При необходимости увеличения мощности генератора применяется дополнительное плечо выпрямителя.
Схема генераторной установки с дополнительными диодами
Такая схема выпрямителя может иметь место только при соединении обмоток статора в «звезду», т. к. дополнительное плечо запитывается от «нулевой» точки «звезды». Если бы фазные напряжения изменялись чисто по синусоиде, эти диоды вообще не участвовали бы в процессе преобразования переменного тока в постоянный. Однако в реальных генераторах форма фазных напряжений отличается от синусоиды. Она представляет собой сумму синусоид, которые называются гармоническими составляющими или гармониками — первой, частота которой совпадает с частотой фазного напряжения, и высшими, главным образом, третьей, частота которой в три раза выше, чем первой.
Из электротехники известно, что в линейном напряжении, т. е. в том напряжении, которое подводится к выпрямителю и выпрямляется, третья гармоника отсутствует. Это объясняется тем, что третьи гармоники всех фазных напряжений совпадают по фазе, т. е. одновременно достигают одинаковых значений и при этом взаимно уравновешивают и взаимоуничтожают друг друга в линейном напряжении. Таким образом, третья гармоника в фазном напряжении присутствует, а в линейном — нет. Следовательно, мощность, развиваемая третьей гармоникой фазного напряжения не может быть использована потребителями. Чтобы использовать эту мощность, добавлены диоды, подсоединенные к нулевой точке обмоток фаз, т. е. к точке где сказывается действие фазного напряжения. Таким образом, эти диоды выпрямляют только напряжение третьей гармоники фазного напряжения. Применение этих диодов увеличивает мощность генератора на 5…15% при частоте вращения более 3000 мин-1.
Напряжение генератора без регулятора сильно зависит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше напряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки — тем меньше это напряжение. Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряжения при изменении частоты вращения и нагрузки за счет воздействия на ток возбуждения. Ранее применялись вибрационные регуляторы, а затем контактно-транзисторные. Эти два типа регуляторов в настоящее время полностью вытеснены электронными.
Оформление электронных полупроводниковых регуляторов может быть различным, но принцип работы у всех регуляторов одинаков. Конечно, можно изменять ток в цепи возбуждения введением в эту цепь дополнительного резистора, как это делалось в прежних вибрационных регуляторах напряжения, но этот способ связан с потерей мощности в этом резисторе и в электронных регуляторах не применяется. Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем включения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети, при этом меняется относительная продолжительность времени включения обмотки возбуждения. Если для стабилизации напряжения требуется уменьшить силу тока возбуждения, время включения обмотки возбуждения уменьшается, если нужно увеличить — увеличивается.
Недостатком приведенного варианта подключения регулятора является то, что регулятор поддерживает напряжение на выводе «D+» генератора, а потребители, в том числе, аккумуляторная батарея, включены на вывод «В+». Кроме того, при таком включении регулятор не воспринимает падения напряжения в соединительных проводах между генератором и аккумуляторной батареей и не вносит корректировок в напряжение генератора, чтобы компенсировать это падение. Эти недостатки устранены в следующей схеме, где напряжение на входную цепь регулятора подается от того узла, где его следует стабилизировать, обычно, это вывод «В+» генератора.
Усовершенствованная схема стабилизации напряжения
Некоторые регуляторы напряжения обладают свойством термокомпенсации — изменения напряжения, подводимого к аккумуляторной батарее, в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение должно подводиться к батарее и наоборот. Величина термокомпенсации достигает до 0,01 В на 1°С.
Автор: Евгений Куришко
О том как проверить автомобильный генератор своими руками
Генератор играет в автомобиле очень важную роль, для двигателя он — вроде мини электростанции, которая снабжает всю бортовую сеть автомобиля, включая аккумулятор (АКБ). Неисправность генератора приведет к неминуемой полной разрядке АКБ, после чего двигатель вашего автомобиле просто перестанет работать, равно как и вся бортовая сеть. В итоге вам придется «прикуривать» свой автомобиль или искать новый источник энергии. Очень важно вовремя обнаружить неисправность генератора, для того чтобы не допустить вышеописанного сценария. Для того чтобы произвести диагностику генератора нужно обладать определенными навыками и инструментом. В этой статье я расскажу вас о том, как проверить генератор в домашних условиях при помощи мультиметра.
Для начала о мерах предосторожности и правилах безопасности во время проверки
Нужно быть предельно осторожным и понимать то, что делаешь, для того чтобы нечаянно не повредить генератор или его детали (реле регулятор, диоды выпрямительного моста).
Проверять работоспособность генератора путем проверки его «на искру», то есть методом короткого замыкания.
Соединять клемму «30» (иногда обозначаться как «В+») с клеммой 67 («D+») или «массой».
Допускать работу генератора при выключенных потребителях, например при отключении его от аккумуляторной батареи.
Проверять вентили генератора напряжением выше 12 В.
Можно и нужно:
Проверять исправность генератора при помощи вольтметра или амперметра.
Во время сварочных работ на кузове автомобиля необходимо отключать провода от генератора и АКБ.
Во время замены проводки в системе генератора провода должны иметь такое же сечение и длину как и «родные» провода.
Перед тем как проверить генератор убедитесь в правильном натяжении ремня генератора, а также исправности всех соединений и клемм. Нормальной считается натяжка ремня, при которой нажимая большим пальцем на середину ремня, он прогнется не больше чем на 10-15 мм.
Проверка генератора автомобиля своими руками
Чтобы проверить регулятор напряжения вам потребуется вольтметр со шкалой от 0 до 15 В. Прежде чем приступать к проверке дайте мотору поработать на средних оборотах при включенных фарах примерно 15 минут. Проверьте напряжение между «массой» генератора и выводами «30» («В+»), на вольтметре у вас должно быть нормальное для вашего автомобиля напряжение (для владельцев «девятки» например, нормальным считается напряжение — 13,5 – 14,6 В). Если напряжение выше или ниже установленного производителем — скорее всего придется заменить регулятор. Не лишним будет также проверить регулируемое напряжение, для этого подключите вольтметр непосредственно к клеммам АКБ. Правда, результаты такой проверки нельзя считать на 100% правильными, потому что есть вероятность проблем с проводкой. Если вы уверены в исправности проводки, тогда результатам можно доверять. Мотор должен работать на высоких оборотах, которые приближены к максимальным, фары и другие потребители электроэнергии автомобиля должны быть включенными. Размер напряжения должен совпадать с параметрами вашего автомобиля.
Диодный мост
Проверка диодного моста относится к комплексу проверок генератора. Для того чтобы проверить диодный мост подключите вольтметр или мультиметр к зажиму «30» («В+») генератора, а также к «массе», и включите прибор в режим измерения переменного тока. Переменный ток на диодном мосту не должен превышать 0,5 В, если у вас вышло больше — скорее всего диоды неисправны.
Пробои на «массу»
Проверка пробивания на «массу» не будет лишней в случае если «гена компостирует мозги». Для этого необходимо отключить аккумуляторную батарею и провод генератора, который идет к клемме «30» («В+»). После этого подключите прибор между клеммой «30» («В+») и отключенным проводом генератора. Смотрим на показания — если на приборе ток разряда превышает 0,5 мА, скорее всего есть пробой диодов или изоляции обмоток генератора.
Сила тока отдачи
Сила тока отдачи генератора проверяется при помощи специального зонда («примочка» дополнение к мультиметру в виде зажима или клещей), которым провод охватывают, измеряя тем самым силу тока, идущего по проводу.
Для проверки тока отдачи нужно зондом обхватить провод, который идет к зажиму «30» («В+»).
Заведите двигатель – во время проведения измерения он должен работать на высоких оборотах.
Включайте по очереди электропотребители и считывайте показания прибора отдельно для каждого потребителя.
В конце измерений вам необходимо подсчитать сумму показаний. Далее, включите все потребители (которые вы включали поочередно) одновременно и произведите замер показаний мультиметра. Величина не должна быть меньше суммы показаний отдельно измеренных показателей, допустимое расхождение — 5 А.
Проверка тока возбуждения генератора выполняется посредством запуска двигателя и последующей его работы на высоких оборотах. После чего измерительный зонд помещается вокруг провода, ведущего к клемме 67 («D+»). Исправный генератор должен показать величину тока возбуждения — равную 3-7 А.
Проверка обмотки
Чтобы проверить обмотки возбуждения потребуется снятие регулятора напряжения, а также щеткодержателя. Если будет необходимость произведите зачистку контактных колец и проверьте обмотку на предмет отсутствия обрывов и замыканий на «массу». Проверять необходимо омметром, его щупы прикладываются к контактным кольцам, после чего снимаются показания. Сопротивление должно быть в пределах от 5 до 10 Ом. После подключите один электрод прибора к любому из контактных колец, а другой к статору генератора. На дисплее должна показываться бесконечно высокое сопротивление, в противном случае — обмотка возбуждения где-то замыкает на «массу».